In einer 1894 veröffentlichten Arbeit wurde formell vorgeschlagen, dem Wasser Chlor zuzusetzen, um es „keimfrei“ zu machen. Zwei weitere Behörden schlossen sich diesem Vorschlag an und veröffentlichten ihn 1895 in vielen weiteren Papieren. Frühe Versuche, die Wasserchlorierung in einer Wasseraufbereitungsanlage zu implementieren, wurden 1893 in Hamburg, Deutschland, unternommen. 1897 ließ die Stadt Maidstone, England, als erste ihre gesamte Wasserversorgung mit Chlor behandeln.
Die dauerhafte Wasserchlorierung begann 1905, als ein defekter langsamer Sandfilter und eine verunreinigte Wasserversorgung eine schwere Typhusepidemie in Lincoln, England, verursachten. Alexander Cruickshank Houston setzte die Chlorierung des Wassers ein, um die Epidemie zu stoppen. Seine Anlage führte dem zu behandelnden Wasser eine konzentrierte Lösung aus sogenanntem Kalkchlorid zu. Dies war nicht einfach modernes Kalziumchlorid, sondern enthielt Chlorgas, das in Kalkwasser (verdünntem Kalziumhydroxid) zu Kalziumhypochlorit (Chlorkalk) gelöst war. Die Chlorierung der Wasserversorgung half, die Epidemie zu stoppen, und als Vorsichtsmaßnahme wurde die Chlorierung bis 1911 fortgesetzt, als eine neue Wasserversorgung in Betrieb genommen wurde.
Der erste kontinuierliche Einsatz von Chlor in den USA zur Desinfektion fand 1908 am Boonton Reservoir (am Rockaway River) statt, das der Versorgung von Jersey City, New Jersey diente. Die Chlorung wurde durch kontrollierte Zugabe von verdünnten Lösungen von Chlorkalk (Kalziumhypochlorit) in einer Dosierung von 0,2 bis 0,35 ppm erreicht. Der Aufbereitungsprozess wurde von John L. Leal konzipiert und die Chlorierungsanlage wurde von George Warren Fuller entworfen. In den nächsten Jahren wurde die Chlordesinfektion mit Chlorkalk (Kalziumhypochlorit) schnell in Trinkwassersystemen auf der ganzen Welt installiert.
Die Technik der Trinkwasseraufbereitung mit Hilfe von komprimiertem, verflüssigtem Chlorgas wurde 1903 von einem britischen Offizier im Indian Medical Service, Vincent B. Nesfield, entwickelt. Nach seinen eigenen Angaben „kam mir der Gedanke, dass Chlorgas zufriedenstellend sein könnte … wenn geeignete Mittel gefunden werden könnten, um es zu verwenden…. Die nächste wichtige Frage war, wie man das Gas tragbar machen könnte. Dies könnte auf zwei Arten erreicht werden: Indem man es verflüssigt und in bleiverkleideten Eisengefäßen aufbewahrt, die eine Düse mit einem sehr feinen Kapillarkanal haben und mit einem Hahn oder einem Schraubverschluss versehen sind. Der Hahn wird aufgedreht und der Zylinder in die benötigte Wassermenge gestellt. Das Chlor sprudelt heraus, und nach zehn bis fünfzehn Minuten ist das Wasser absolut sicher.
Major Carl Rogers Darnall, Professor für Chemie an der Army Medical School, führte 1910 die erste praktische Demonstration dieser Methode durch. Diese Arbeit wurde die Grundlage für die heutigen Systeme der kommunalen Wasseraufbereitung. Kurz nach Darnalls Demonstration verwendete Major William J. L. Lyster von der medizinischen Abteilung der Armee eine Lösung von Kalziumhypochlorit in einem Leinensack zur Wasseraufbereitung.
Lysters Methode blieb für viele Jahrzehnte der Standard für die US-Bodentruppen im Feld und in Lagern, umgesetzt in Form des bekannten Lyster Bag (auch Lister Bag genannt). Der Segeltuch-„Sack, Wasser, sterilisierend“ war ein üblicher Bestandteil der Feldküchen, von denen einer pro 100 Personen ausgegeben wurde, mit einer Standardkapazität von 36 Gallonen, der an einem oft improvisierten Dreibein im Feld hing. Vom Ersten Weltkrieg bis zum Vietnamkrieg im Einsatz, wurde sie durch Umkehrosmosesysteme ersetzt, die Trinkwasser durch Druckbeaufschlagung von lokalem Wasser durch mikroskopisch kleine Filter erzeugen: die „Reverse Osmosis Water Purification Unit“ (1980) und das „Tactical Water Purification System“ (2007) für die Produktion in großem Maßstab und die „Light Water Purifier“-Einheit für den kleineren Bedarf, die Ultrafiltrationstechnologie beinhaltet, um Trinkwasser aus jeder Quelle zu erzeugen und automatische Rückspülzyklen alle 15 Minuten verwendet, um die Reinigungsvorgänge zu vereinfachen.
Chlorgas wurde erstmals kontinuierlich zur Desinfektion der Wasserversorgung in der Belmont-Filteranlage in Philadelphia, Pennsylvania, eingesetzt, und zwar mit einer von Charles Frederick Wallace erfundenen Maschine, die er „Chlorinator“ nannte. Sie wurde ab 1913 von der Firma Wallace & Tiernan hergestellt. Bis 1941 hatte die Desinfektion des US-Trinkwassers durch Chlorgas die Verwendung von Chlorkalk weitgehend ersetzt.